三種流行的電池技術(shù)對(duì)比
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-10-27 19:14
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手機(jī)、平板電腦和可穿戴設(shè)備都在增長(zhǎng)，但電池是阻礙所有這些移動(dòng)設(shè)備發(fā)展的瓶頸之一。大多數(shù)新的智能手機(jī)用戶會(huì)對(duì)電池的使用壽命感到失望——它過去可以使用4到7天，但現(xiàn)在需要每天充電。
鋰離子電池是目前最主流的可充電電池，投資者和從業(yè)人員都看好其發(fā)展方向，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展來看，其能量密度要實(shí)現(xiàn)多重改善，其可能性不大。從智能手機(jī)的角度來看，人們花在互聯(lián)網(wǎng)上的時(shí)間越來越多，互聯(lián)網(wǎng)的速度也越來越快。與此同時(shí)，屏幕變得越來越大，盡管所有的改進(jìn)，能源消耗也在增加。中國(guó)科學(xué)院國(guó)際電池專家張躍剛博士表示，現(xiàn)在智能手機(jī)上的一塊可充電電池不太可能持續(xù)一周。
能量密度是電池質(zhì)量的核心指標(biāo)之一，其目標(biāo)是在更輕、更小的電池組中儲(chǔ)存越來越多的能量。以我們熟悉的比亞迪鋰電池為例。其實(shí)際比能按重量和體積分別為100-125瓦時(shí)/公斤和240-300瓦時(shí)/升。特斯拉S型電動(dòng)車松下筆記本電池的能量密度為170瓦時(shí)/公斤。在我們之前的報(bào)告中，Enevate公司通過改進(jìn)陰極材料，將鋰離子電池的能量密度提高了30%以上。
要使電池的能量密度成倍增長(zhǎng)，我們必須依靠下一代電池技術(shù)。張博士推薦了三種流行的電池技術(shù)，其中大部分仍在實(shí)驗(yàn)室中。雖然距離商業(yè)化生產(chǎn)還有很長(zhǎng)的路要走，但我們相信移動(dòng)電子設(shè)備的快速發(fā)展將導(dǎo)致電池領(lǐng)域的投資增加，這將在一定程度上加速技術(shù)和商業(yè)上的突破。
鋰硫電池
鋰硫電池是鋰電池的一種。它是以硫元素為正極，以金屬鋰為負(fù)極的鋰電池。其理論能量密度約為鋰離子電池的5倍。
鋰硫電池是新一代的鋰電池，被廣泛認(rèn)為是鋰電池的補(bǔ)充。目前，實(shí)驗(yàn)室和各種早期資金已經(jīng)投入到這個(gè)領(lǐng)域，商業(yè)化的前景是一致樂觀的。
然而，鋰硫電池面臨著巨大的技術(shù)挑戰(zhàn)，尤其是化學(xué)性質(zhì)和不穩(wěn)定的鋰金屬負(fù)極材料的使用，是對(duì)電池安全性的重大考驗(yàn)。此外，在穩(wěn)定性、配方和工藝方面仍有許多未知的挑戰(zhàn)。
英美兩國(guó)目前有多家機(jī)構(gòu)在研究鋰硫電池，一些公司表示，它們將在今年推出產(chǎn)品。張博士也在伯克利的實(shí)驗(yàn)室研究鋰硫電池，結(jié)果令人滿意，在更苛刻的條件下進(jìn)行了3000多次循環(huán)。
鋰空氣電池是以鋰為正極，空氣中的氧為負(fù)極反應(yīng)物的電池。鋰陽(yáng)極的理論能量密度是鋰離子電池的近10倍，因?yàn)殇囮?yáng)極是光和氧的陰極反應(yīng)物，它與之反應(yīng)，存在于自然環(huán)境中，而不是在電池中。
鋰空氣電池面臨更多的技術(shù)挑戰(zhàn)。除金屬鋰的安全防護(hù)外，氧化反應(yīng)形成的鋰氧化物在性質(zhì)上過于穩(wěn)定，需要催化劑的幫助才能完成還原反應(yīng)。另外，電池周期數(shù)的問題一直沒有解決。
與鋰硫電池相比，鋰空氣電池的研究還處于起步階段，目前還沒有公司投入商業(yè)研發(fā)。
鎂電池是以鎂為負(fù)極，某些金屬或非金屬氧化物為正極的原電池。與鋰電池相比，鎂電池具有更好的穩(wěn)定性和更長(zhǎng)的使用壽命。由于鎂是一種二價(jià)元素，它的能量密度可能比鋰高，盡管它的質(zhì)量更大。
鎂電池和鋰空氣電池處于同一研究階段。豐田和麻省理工學(xué)院的研究機(jī)構(gòu)都在研究鎂電池，但在商業(yè)化之前他們還有很長(zhǎng)的路要走。
